Энергетика. Инновационные направления в энергетике. CALS-технологии в э

ровались совместно. При этом суммарная величина перерывов электроснабжения на отдельных участках электрической сети за счет комплексного проведения ремонтов сокращается.

Если проведение определенных работ ведет к обязательному перерыву электроснабжения потребителей (тупиковые участки электрической сети), эксперт рассматривает возможные варианты исключения (сокращения) перерыва электроснабжения (например, привлечение двух бригад к одной работе).

Вторая и последующие недели выстраиваются аналогично. Работы, которые были отобраны к исполнению в предыдущих интервалах, исключаются из списка работ для последующих недель. Также исключаются те работы, которые недопустимо выполнять в текущей неделе по заданным условиям (по исходным данным). Остальные работы участвуют в построении вариантов сочетаний.

Таким образом, на каждом этапе обеспечивается максимальное число совпадений по ремонтам смежных участков электрической сети с учетом степени важности выполняемых работ. Объединение работ по участкам позволяет сократить общее время простоя отдельных единиц оборудования.

В заполнении некоторых интервалов могут иметь место некоторые особенности. Если есть работы, которые длятся более одного временного интервала и делить их на отдельные периоды недопустимо, то такие работы проставляются для отдельных бригад по умолчанию, и выборка вариантов осуществляется с учетом уже построенных работ.

Для повышения качества оптимизации на разных этапах экспертами может задаваться условие, при котором на каждом интервале будут рассматриваться два и более вариантов сочетаний, наиболее близких к оптимальному.

При наличии в графике смен, в течение которых бригады не задействованы в ремонте, осуществляется их заполнение менее ответственными работами. Ключевым требованием при включении в список дополнительных работ является отсутствие несоответствий по положениям коммутационных аппаратов.

111

По окончании получается один путь или более (если это задано экспертом) построения ремонтного графика. Наилучший вариант определяется экспертом с учетом дополнительных ограничений (например, наиболее равномерная загрузка персонала одного из вариантов решений).

Принятый экспертами вариант согласовывается с техническими службами предприятия электрических сетей и иными руководителями ПЭС, ответственными за эксплуатацию электрических сетей.

Предложенный алгоритм может быть использован при разработке программного комплекса, ориентированного на формирование и управление ремонтной программой ПЭС с применением CALS-технологий.

Список литературы

1.Сибикин Ю.Д. Справочник молодого рабочего по эксплуатации электроустановок промышленных предприятий. – М.: Высшая школа, 1984. – 136 с.

2.Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования: учеб. для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 336 с.

3.Малафеев А.В., Беляев С.В. Учет условия совместимости ремонтов для применения метода ветвей и границ при оптимизации графика ремонтов электрооборудования // Электроэнергетика глазами молодежи: науч. тр. V Междунар. науч.-техн. конф. Т. 1; 10–14 ноября 2014 г., г. Томск / Мин-во образования

инауки РФ, Томск. политехн. ун-т. – Томск, 2014. – С. 328–331.

Сведения об авторах

Беляев Сергей Викторович – аспирант Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова, e-mail: svbel17071989@gmail.com.

Малафеев Алексей Вячеславович – кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения промышленных предприятий Магнитогорского государственного технического уни-

верситета им. Г.И. Носова, e-mail: malapheev_av@mail.ru.

112

Е.М. Солодкий

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

БАЛАНСИРОВКА ПОТРЕБЛЯЕМОЙ МОЩНОСТИ ПО ТОЧКАМ ПРИСОЕДИНЕНИЯ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ С ЦИКЛИЧЕСКИМ ЦИКЛОМ ПРОИЗВОДСТВА ПУТЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИЛОВЫХ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ КЛЮЧЕЙ

БЕЗ НАРУШЕНИЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЯ С ПОМОЩЬЮ КЛАССИФИКАТОРА НА ОСНОВЕ ДЕРЕВЬЕВ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ

Возможность балансировки мощности по точкам присоединения имеет практическую ценность в плане их оптимальной загрузки по мощности. Данный подход позволит контролировать потребляемый ресурс с главных понизительных подстанций (ГПП) и, перераспределяя его, выбирать внутреннюю конфигурацию сети предприятия таким образом, чтобы иметь прогнозируемую картину мощностей по ГПП. Возможность реконфигурации сети предприятия позволит не только снизить экономические издержки по переплате за превышение нормативных величин, но также позволит нагружать нужные трансформаторы в нужное время.

Ключевые слова: балансировка мощности, силовые тиристоры, оптимальное времяпереключений, оптимальныйпотокмощности, деревьяпринятиярешений.

E.M. Solodky

Perm National Research Polytechnic University

BALANCING THE POWER CONSUMPTION

AT THE INTERCONNECTION POINTS IN COMPANIES WITH CYCLICAL PRODUCTION CYCLE BY USING THE POWER OF HIGH-SPEED KEYS WITHOUT VIOLATION OF CONSUMERS ' POWER SUPPLY USING A CLASSIFIER BASED ON THE DECISION TREES

The possibility of balancing capacity on interconnection points is of practical value in terms of their optimum loading capacity. This approach will allow you to control resource consumption with main step-down substations (GPP) and redistributing it to select the internal configuration of the enterprise network so that would be projected

113

picture of the capacity of the BPU. Ability to reconfigure the enterprise network will not only reduce the economic costs of overpayment for exceeding guideline values, but will also allow you to load own transformers at the right time.

Keywords: balancing power, power thyristors, the optimal time of switching, optimal power flow, decision trees.

Развитие силовой электроники, высокоэффективных новых полупроводниковых устройств, таких как GTO-тиристоры и IGBT-транзисторы, позволяет создавать высокоэффективные системы по реконфигурации систем электроснабжения. Любое изменение конфигурации системы электроснабжения предполагает использование статических переключателей, к которым относятся высоковольтные выключатели, выключатели с моторными приводами, контакторы и т.д. Отдельно следует выделить силовые полупроводниковые управляемые вентили, в частности, вентили с полным управлением, характеризующиеся тем, что отпереть и запереть их можно по цепи управления, нет необходимости учитывать полярность напряжения на вентиле (1). Для задач быстрой коммутации с одного источника напряжения

кдругому такие вентили наиболее удобны. Типичными представителями таких «ключей» являются двухоперационные тиристоры или GTO-тиристоры и биполярные транзисторы с изолированным затвором или IGBT-транзисторы. Дальнейшее развитие GTO-тиристоров привело к появлению IGCT-тиристоров, не требующих снабберов и имеющих ряд улучшений по коммутационным характеристикам.

Рассмотрим упрощенную схему подключения быстродействующих «ключей» в задаче повышение надежности системы электроснабжения (2), а именно в автоматическом подключении

кнагрузкам резервного источников питания в случае потери основного. На рис. 1 представлена такая схема для одной из фаз трехфазной цепи. В нормальном режиме работы секционный выключатель СВ1 разомкнут, оба фидера под нагрузкой – замкнуты выключатели ввода ВВ1 и ВВ2. Автоматический ввод ре-

114

зерва осуществляется блоком управления, который включает тиристорный коммутатор, расположенный параллельно секционному выключателю СВ1. Таким образом, тиристорный коммутатор по сравнению с другими коммутационными устройствами в рассматриваемой схеме является наиболее быстродействующим, поэтому для быстрых переключений необходимо использовать быстродействующие СВ1, ВВ1 и ВВ2.

Рассмотрим задачу изменения конфигурации электроснабжения не в аварийных, а в рабочих режимах с целью балансировки мощности по точкам присоединения, а именно на шинах ГПП. В данной работе будем рассматривать коммутации со стороны низшего напряжения на цеховых подстанциях. Для быстродействия «механической» части переключений возможно использование вакуумных низковольтных быстродействующих выключателей (рис. 1).

Рис. 1. Схема подключения быстродействующих ключей

Задача оптимального режима переключений для балансировки мощности сводится к минимизации следующей функции:

115

и во временной области получаем закон оптимального контроля:

Коэффициенты αi и βi выбираются таким образом, чтобы

указать приоритет нагрузки той или иной шины ГПП. Приведем кластеризацию данных активных мощностей ТП для получения временного закона статических переключений. Для примера проведем расчет для РП 14 ячейки 2 и 15, используя график нагрузки с периодом 30 мин в течение месяца. Рассмотрим методику кластеризации выборки для определения времени переключений в предположении, что ГПП «Этилен» будет питать только РП 14. По приведенной схеме возможны 3 варинта состояния ключей, когда ячейки 2 и 15 подключены к 1-й и 2-й секции шин РП 14 соответственно, когда потребители с обеих ячеек будут переключены на 1-ю секцию шин РП 14 и когда потребители будут переключены на 2-ю секцию шин. В результате для каждого варианта работы ключей получаем свою загруженность шин ГПП, на каждом интервале времени рассчитаем конфигурации подключения нагрузок по 2 и 15 ячейкам. Для каждого варианта вычислим свой критерий оптимальности по квадратичному закону. В результате накопленных исторических данных получим следующую расчетную таблицу (пример нескольких записей).

116

Задача выбора оптимального варианта может решаться различными способами, которые подробно рассмотрены в [3, 6]. В данной работе расчет производился с помощью деревьев принятия решений [7]. Проведем классификацию расчетных данных с целью определения времени конфигурации ключей для поставленной задачи. Классификацию будем проводить, используя деревья принятия решений (decision tree), над табличной структурой со следующими полями: временной интервал, потребляемая активная мощность на 1-й и 2-й секции шин, активная мощность на ячейках 2 и 15, классификатор: вариант положения ключей.

Гистограммы активных мощностей без переключений с выбранным шагом прироста мощности приведены ниже (рис. 2–6).

Рис. 2. Гистрограмма мощности 2-й секции шин ГПП (1-й секции шин РП 14)

118

Общее решающее правило как результат дискретной аппроксимации для упрощенного примера имеет вид (см. рис. 5).

Рис. 5. Гистрограмма мощности 15-й ячейки 2-й секции шин РП 14

Рис. 6. Варианты расположение ключей: – нормальный режим;

– нагрузкис 2-йи15-йячеекподключенык1-йс.ш. РП14;

– нагрузкис2-йи15-йячеекподключенык 2-йс.ш. РП14

120